电压暂降的残余电压与持续时间对自动扶梯的影响

王凤军 陈爽

摘要：自动扶梯被广泛运用于车站、机场、商场等公共场所，给人们的出行带来极大的便利，由于自动扶梯保护功能多，对电网电源要求高，在承载人员多、乘客安全意识差的条件下，增大了乘坐自动扶梯的危险性。本文通过模拟电压暂降测试残余电压和持续时间，分析测试数据对自动扶梯运行的影响，为解决措施提供参考，以保障自动扶梯安全持续稳定运行。

关键词：电压暂降  自动扶梯  残余电压  起始角

1、综述

近年来，随着航空运输业的快速发展，运行安全保障压力增大，某機场自动扶梯受电压暂降影响，发生不同程度的停梯事件，影响着旅客的出行需求及机场的服务体验。自动扶梯作为大型公共交通传动机械，其稳定运行是保障旅客安全出行的条件之一，在疏导客流中发挥着重要作用，电压的异常波动，使自动运行的扶梯突然停止，轻微时旅客需拖着承重的行李上下扶梯，严重时容易造成人身伤亡，给机场、旅客带来不同程度的伤害和损失。

2、自动扶梯的工作原理

自动扶梯由梯路和两旁的扶手组成。其主要的部件有梯级、牵引链条及链轮、导轨系统、主传动系统驱动主轴、梯路张紧装置、扶手系统、梳板、扶梯骨架和电气系统等组成。当扶梯稳定运行时，控制柜通过测量电机端的反馈量，输出开关脉冲信号，来控制电机变频运行，牵引电机出力带动旅客随着梯级踏板做上、下行运动。而自动扶梯装置里面，变频器在实现自动扶梯节能和速度调节中又起着重要的作用，但是变频器对电压又非常的敏感，变频器自身的交流欠压保护、直流欠压保护、过流保护等在电压暂降的作用下，如果时间超过主板失电保护的时间，自动扶梯主板就会发出安全回路断电故障，使扶梯立即停止运行，当扶梯上有乘客时，就容易造成乘客摔落。

3、电压暂降的原因

电压暂降的发生几乎无任何先兆，也不易提前察觉，在国内认识电压暂降的过程中，先后采用过的术语还有：“电压凹陷”、“电压跌落”和“电压骤降”等。2009年起，术语被统一为“电压暂降”，作为电能质量的重要指标之一。电压暂降定义为在电力系统中电压的某点工频电压方均根值突然降低至10%-90%，并在短暂持续10ms至1min后恢复正常的工作状态。而目前已知发生电压暂降的原因有系统内的短路故障、大型电动机启动、大型变压器空载励磁、大容量无功补偿电容器组的投切等。根据某机场近几年运行数据统计分析，发生的原因主要集中在：（1）上级电源10kV变电站重合闸动作（2）上级电源10kV变电站备自投动作（3）雷雨天气的影响（4）上级变电站开关故障跳闸（5）上级变电站倒闸操作（6）上级变电站电网波动（7）上级变电站线路发生线路接地或其他不明原因的故障。

4、残余电压与持续时间的测试

4.1 测试目的

为了测试电压暂降中残余电压和持续时间对自动扶梯运行的影响，以机场某品牌自动扶梯为测试对象，选取3台在长度、坡度、人流量不同的扶梯进行测试。以自动扶梯、暂降发生仪、录波测试仪、配电箱等设备建立电压暂降测试平台，进行大量实测工作，收集数据700多条。通过实际测试，获得较全面的自动扶梯对残余电压和持续时间的影响数据，对制定电压暂降的方法提供重要的参考价值。

4.2 测试过程

将自动扶梯的运行状态分成两部分，即扶梯上行和下行。通过调节电压暂降的起始角0°、45°、90°、135°，负载率0%、30%、60%、100%，单相、两相、三相电压暂降的多种情况进行实验，完成扶梯各个工况的测试。

5、测试数据分析

通过测量数据，从自动扶梯的运行状态、负载率、电压暂降相数及起始角全面分析残余电压和持续时间对自动扶梯的影响。

5.1 下行：

5.1.1起始角为0°

（1）残余电压在80%以上，持续时间无论多长自动扶梯不受影响;（2）持续时间在10ms以上，任何程度的残余电压不会影响扶梯;（3）三相电压暂降的影响最大，残余电压为60%时，持续时间30ms扶梯就会停止。

5.1.2起始角为45°

（1）单相和三相电压暂降在80%以上对扶梯没有影响;发生两相电压暂降在70%时会影响扶梯;（2）持续时间在10ms以上，任何程度的电压暂降都不会影响扶梯;（3）三相电压暂降时影响最大，残余电压为60%时，持续时间20ms扶梯就会停止。

5.1.3起始角为90°

三相电压暂降影响最大，在残余电压60%时，持续时间大于30ms扶梯停止外，其余情况同起始角与45°时相同。

5.1.4起始角为135°

测试结果同起始角与45°时相同。

5.2 上行：

5.2.1起始角为0°

（1）残余电压在80%以上，持续时间无论多长，自动扶梯不受影响;（2）持续时间在20ms以内，任何程度的单相残余电压不会影响扶梯;（3）两相、三相电压暂降只有在持续时间10ms内才不会受到影响;（4）在发生三相电压暂降时影响最大，在残余电压60%时，持续时间20ms扶梯就会停止。

5.2.2起始角为45°

测试结果同起始角与0°时相同。

5.2.3起始角为90°

测试结果同起始角与0°时相同。

5.2.4起始角为135°

（1）残余电压除两相暂降在70%以上无影响外，单相和三相均在80%以上不受影响;（2）持续时间10ms以内的任何残余电压都不会影响扶梯;三相电压暂降的残余电压在60%时，持续时间20ms扶梯就会停止。

通过测试数据分析，自动扶梯受电压起始角的影响不大，主要是受残余电压和持续时间的影响，残余电压在80%以上时，对扶梯无任何影响;持续时间在10ms以上，残余电压不同程度的跌落，扶梯会出现顿挫感、运行缓慢或停止运行现象;发生三相电压暂降残余电压70%左右，持续时间40ms以上，会造成扶梯停止运行。

6 结束语

电压暂降使自动扶梯急停，对扶梯来说是一种损害，对于一些设计不良或调试不好的自动扶梯，容易造成传动系统或整个结构的损害。在自动扶梯上配置不间断电源（UPS）、超级电容、备用电源来补偿电压的短暂下降，主要是对短暂的电压下降予以补偿或直接切换，等电压正常后再切回主供电源回路，以维持自动扶梯的正常运行。

参考文献

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